CN112759863B - 一种耐高温抗铜绿pvc绝缘料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐高温抗铜绿PVC绝缘料，由以下重量份的原料制成：100～105份聚氯乙烯树脂，20～22份增塑剂，4～5份增塑辅助剂，5～6份稳定剂，0.5～0.8份润滑剂，0.3～0.5份抗氧剂，10～12份绝缘填料，8～10份表面改性阻水纱纤维，3～5份改性玻璃粉，0.5～1份苯并三氮唑，适量着色剂。本发明的耐高温抗铜绿PVC绝缘料配方合理科学，PVC绝缘料的耐热性佳，且能抑制铜丝氧化。本发明还提供了一种PVC绝缘料制备方法，各原料混合均匀性好，制得的产品性能好，工艺步骤简单，可操作性强，适合工业化生产。

Description

一种耐高温抗铜绿PVC绝缘料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种PVC绝缘料，尤其是涉及一种耐高温抗铜绿PVC绝缘料及其制备方法。
背景技术
生活中经常见到电线剥开后里面铜丝整体发黑或者阶段性发黑的现象，这种情况是由于铜丝在高温及一定的湿度环境下受到氧化造成，而且这种发黑的情况一旦产生，会导致铜丝的电阻增加，发热量加大，继而导电性下降，形成恶性循环，久而久之造成电路的虚接或者断路情况，易给生产生活带来很大不便或者造成安全隐患。
一般抗铜绿绝缘电缆在常温下使用寿命长达15年之久，而随着科技进步，在高温环境中长期使用的电线场合非常多，加大了铜丝氧化的进程，电缆寿命大大缩短，常规电缆已经满足不了使用要求。因此，开发一种耐高温抗铜绿PVC绝缘料具有较大的现实意义。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种配方合理科学，耐热性佳，且能抑制铜丝氧化的耐高温抗铜绿PVC绝缘料。
本发明还提供了一种耐高温抗铜绿PVC绝缘料制备方法，工艺步骤简单，可操作性强，适合工业化生产。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种耐高温抗铜绿PVC绝缘料，由以下重量份的原料制成：100～105份聚氯乙烯树脂，20～22份增塑剂，4～5份增塑辅助剂，5～6份稳定剂，0.5～0.8份润滑剂，0.3～0.5份抗氧剂，10～12份绝缘填料，8～10份表面改性阻水纱纤维，3～5份改性玻璃粉，0.5～1份苯并三氮唑，适量着色剂。本发明优化改进了PVC绝缘料的配方，通过各原料直接的相互联动配合，使得本发明的PVC绝缘料具有较高的耐高温性能，并能抑制铜丝发生氧化；其中本发明中添加了改性玻璃粉，改性玻璃粉不仅能提高本发明PVC绝缘料的耐高温性能，而且能提高PVC绝缘料的致密性与力学性能；表面改性阻水纱纤维既能提高PVC绝缘料的力学性能，又能形成阻水结构，从而提高PVC绝缘料在应对潮湿环境或者浸泡环境下的防水性能；本发明中通过添加苯并三氮唑以抑制铜绿的产生，苯并三氮唑能与铜绿发生络合反应，生成一种致密的络合物，从而抑制铜继续氧化产生铜绿。
作为优选，所述聚氯乙烯树脂为SG-1型聚氯乙烯树脂。本发明中综合耐热性和绝缘性，选择SG-1型聚氯乙烯树脂作为基础树脂，另外SG-1型聚氯乙烯树脂老化白度高、杂质粒子少。
作为优选，所述增塑剂为偏苯三酸三辛酯。增塑剂的耐挥发性和耐热性是决定PVC绝缘料耐高温性的关键，因此，本发明中以具有较好耐挥发性与较高耐热性的偏苯三酸三辛酯作为增塑剂，同时偏苯三酸三辛酯增塑效率高。
作为优选，所述增塑辅助剂为环氧大豆油。
作为优选，所述稳定剂为二碱式邻苯二甲酸铅。本发明中以二碱式邻苯二甲酸铅作为稳定剂，添加量小，且耐热性好。
作为优选，所述润滑剂为硬脂酸丁酯。本发明中选择硬脂酸丁酯作为润滑剂，硬脂酸丁酯以内润滑为主兼具外润滑作用，在本发明的配方体系中润滑平衡性与聚氯乙烯的相容性好。
作为优选，所述抗氧剂为双酚A。
作为优选，绝缘填料为电器级陶土。
作为优选，所述改性阻水纱纤维通过以下方法制得：所述改性阻水纱纤维通过以下方法制得：将长度为0.3～0.5mm的阻水纱纤维于120℃烘干后，在阻水纱纤维中加入为阻水纱纤维质量3～3.5％、用硬脂酸进行预处理后的碳酸钙，边搅拌边升温至80～90℃后加入为阻水纱纤维质量3～3.5％的铝酸酯，以5000～6000r/min高速搅拌20～30min，在80～90℃下干燥即可；所述改性玻璃粉通过以下方法制得：将玻璃粉分别用水、乙醇洗涤后，烘干，将硅烷偶联剂KH-550与玻璃粉按质量比(1.5～2)：100高速搅拌混合，搅拌速度为23000～25000r/min，搅拌时间为300～320s。本发明中用碳酸钙对阻水纱纤维进行预处理以改善阻水纱纤维的流动性能；再通过铝酸酯对阻水纱纤维进行改性以提高阻水纱纤维与聚氯乙烯树脂之间的分散性、相容性与界面结合强度；碳酸钙通过以下方法预处理：碳酸钙中加入占碳酸钙质量30％的硬脂酸，搅拌混合均匀；碳酸钙经硬脂酸预处理，提高碳酸钙的分散、润滑性能；通过硅烷偶联剂KH-550对玻璃粉进行表面修饰改性，既能改善玻璃粉在聚氯乙烯树脂中的分散性，又能提高玻璃粉与聚氯乙烯树脂之间的相容性。
一种耐高温抗铜绿PVC绝缘料制备方法，包括以下步骤：
(1)备料：按上述重量份配比称取各原料，将苯并三氮唑溶于适量乙醇中，得苯并三氮唑乙醇溶液，备用；将增塑剂和增塑辅助剂预热至80～90℃，备用；
(2)捏合：将聚氯乙烯树脂投入高速混合机中，待聚氯乙烯树脂温度上升至50～60℃时，加入增塑剂和增塑辅助剂，搅拌至完全吸收后加入稳定剂，升温至90～100℃时，加入绝缘填料、表面改性阻水纱纤维、改性玻璃粉及着色剂，升温至110～120℃时加入润滑剂，混合均匀后冷却，冷却至50℃时加入抗氧剂和苯并三氮唑乙醇溶液，混合均匀后出料，得母料；
(3)挤出造粒：将母料投入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，其中双螺杆挤出机的机身温度为140～160℃，机头温度150～180℃，主机转速5～15r/min。不同的加料顺序，可以得到不同均匀性的混合效果，既要避免助剂的不良协同效应，还要有利于助剂作用的发挥，因此制定合理的加料顺序十分重要，基于此因，本发明限定了上述加料顺序。
因此，本发明具有如下有益效果：
(1)优化了PVC绝缘料的配方，配方合理科学，PVC绝缘料的耐热性佳，且能抑制铜丝氧化；
(2)提供了一种PVC绝缘料制备方法，各原料混合均匀性好，制得的产品性能好，工艺步骤简单，可操作性强，适合工业化生产。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明做进一步的描述。
实施例1
(1)按100kg聚氯乙烯树脂(SG-1型)，20kg增塑剂(偏苯三酸三辛酯)，4kg增塑辅助剂(环氧大豆油)，5kg稳定剂(二碱式邻苯二甲酸铅)，0.5kg润滑剂(硬脂酸丁酯)，0.3kg抗氧剂(双酚A)，10kg绝缘填料(电器级陶土)，8kg表面改性阻水纱纤维，3kg改性玻璃粉，0.5kg苯并三氮唑，适量着色剂的重量配比称取各原料，将苯并三氮唑溶于适量乙醇中，得苯并三氮唑乙醇溶液(3wt％)，备用；将增塑剂和增塑辅助剂预热至80℃，备用；其中改性阻水纱纤维通过以下方法制得：将长度为0.3～0.5mm的阻水纱纤维于120℃烘干后，在阻水纱纤维中加入为阻水纱纤维质量3％、用硬脂酸进行预处理后的碳酸钙，边搅拌边升温至80℃后加入为阻水纱纤维质量3％的铝酸酯，以50000r/min高速搅拌30min，在80℃下干燥即可；改性玻璃粉通过以下方法制得：将玻璃粉分别用水、乙醇洗涤后，烘干，将硅烷偶联剂KH-550与玻璃粉按质量比1.5：100高速搅拌混合，搅拌速度为23000r/min，搅拌时间为320s。
(2)捏合：将聚氯乙烯树脂投入高速混合机中，待聚氯乙烯树脂温度上升至50℃时，加入增塑剂和增塑辅助剂，搅拌至完全吸收后加入稳定剂，升温至90℃时，加入绝缘填料、表面改性阻水纱纤维、改性玻璃粉及着色剂，升温至110℃时加入润滑剂，混合均匀后冷却，冷却至50℃时加入苯并三氮唑乙醇溶液，混合均匀后出料，得母料
(3)挤出造粒：将母料投入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，其中双螺杆挤出机的机身温度为140～160℃，机头温度150～180℃，主机转速5r/min。
实施例2
(1)按102kg聚氯乙烯树脂(SG-1型)，21kg增塑剂(偏苯三酸三辛酯)，4.5kg增塑辅助剂(环氧大豆油)，5.5kg稳定剂(二碱式邻苯二甲酸铅)，0.6kg润滑剂(硬脂酸丁酯)，0.4kg抗氧剂(双酚A)，11kg绝缘填料(电器级陶土)，9kg表面改性阻水纱纤维，4kg改性玻璃粉，0.8kg苯并三氮唑，适量着色剂的重量配比称取各原料，将苯并三氮唑溶于适量乙醇中，得苯并三氮唑乙醇溶液(3wt％)，备用；将增塑剂和增塑辅助剂预热至85℃，备用；其中改性阻水纱纤维通过以下方法制得：将长度为0.4mm的阻水纱纤维于120℃烘干后，在阻水纱纤维中加入为阻水纱纤维质量3.2％、用硬脂酸进行预处理后的碳酸钙，边搅拌边升温至85℃后加入为阻水纱纤维质量3.4％的铝酸酯，以550r/min高速搅拌25min，在85℃下干燥即可；改性玻璃粉通过以下方法制得：将玻璃粉分别用水、乙醇洗涤后，烘干，将硅烷偶联剂KH-550与玻璃粉按质量比1.8：100高速搅拌混合，搅拌速度为24000r/min，搅拌时间为310s。
(2)捏合：将聚氯乙烯树脂投入高速混合机中，待聚氯乙烯树脂温度上升至55℃时，加入增塑剂和增塑辅助剂，搅拌至完全吸收后加入稳定剂，升温至95℃时，加入绝缘填料、表面改性阻水纱纤维、改性玻璃粉及着色剂，升温至115℃时加入润滑剂，混合均匀后冷却，冷却至50℃时加入苯并三氮唑乙醇溶液，混合均匀后出料，得母料
(3)挤出造粒：将母料投入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，其中双螺杆挤出机的机身温度为140～160℃，机头温度150～180℃，主机转速10r/min。
实施例3
(1)按105kg聚氯乙烯树脂(SG-1型)，22kg增塑剂(偏苯三酸三辛酯)，5kg增塑辅助剂(环氧大豆油)，6kg稳定剂(二碱式邻苯二甲酸铅)，0.8kg润滑剂(硬脂酸丁酯)，0.5kg抗氧剂(双酚A)，12kg绝缘填料(电器级陶土)，10kg表面改性阻水纱纤维，5kg改性玻璃粉，1kg苯并三氮唑，适量着色剂的重量配比称取各原料，将苯并三氮唑溶于适量乙醇中，得苯并三氮唑乙醇溶液(3wt％)，备用；将增塑剂和增塑辅助剂预热至90℃，备用；其中改性阻水纱纤维通过以下方法制得：将长度为0.5mm的阻水纱纤维于120℃烘干后，在阻水纱纤维中加入为阻水纱纤维质量3.5％、用硬脂酸进行预处理后的碳酸钙，边搅拌边升温至90℃后加入为阻水纱纤维质量3.5％的铝酸酯，以6000r/min高速搅拌20min，在90℃下干燥即可；改性玻璃粉通过以下方法制得：将玻璃粉分别用水、乙醇洗涤后，烘干，将硅烷偶联剂KH-550与玻璃粉按质量比2：100高速搅拌混合，搅拌速度为25000r/min，搅拌时间为300。
(2)捏合：将聚氯乙烯树脂投入高速混合机中，待聚氯乙烯树脂温度上升至60℃时，加入增塑剂和增塑辅助剂，搅拌至完全吸收后加入稳定剂，升温至100℃时，加入绝缘填料、表面改性阻水纱纤维、改性玻璃粉及着色剂，升温至120℃时加入润滑剂，混合均匀后冷却，冷却至50℃时加入苯并三氮唑乙醇溶液，混合均匀后出料，得母料
(3)挤出造粒：将母料投入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，其中双螺杆挤出机的机身温度为140～160℃，机头温度150～180℃，主机转速15r/min。
本发明制得的PVC绝缘料性能如表1所示：
表1 PVC绝缘料性能
拉伸强度(MPa) ≥18
断裂伸长率(％) ≥180
冲击脆化温度(℃) 20℃
热变形(％) ≤20
200℃热稳定时间(min) ≥120
热老化试验温度(℃) 135±2℃
试验时间(h) 168
老化后拉伸强度(MPa) ≥18
拉伸强度变化率(％) ±10
老化后断裂伸长率(％) ≥180
断裂伸长最大变化率(％) ±10
热老化质量损失(g/m2) ≤15
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (8)

1. 一种耐高温抗铜绿PVC绝缘料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：100~105份聚氯乙烯树脂，20~22份增塑剂，4~5份增塑辅助剂，5~6份稳定剂，0.5~0.8份润滑剂，0.3~0.5份抗氧剂，10~12份绝缘填料，8~10份表面改性阻水纱纤维，3~5份改性玻璃粉，0.5~1份苯并三氮唑，适量着色剂；所述改性阻水纱纤维通过以下方法制得：将长度为0.3~0.5mm的阻水纱纤维于120℃烘干后，在阻水纱纤维中加入为阻水纱纤维质量3~3.5%、用硬脂酸进行预处理后的碳酸钙，边搅拌边升温至80~90℃后加入为阻水纱纤维质量3~3.5%的铝酸酯，以5000~6000r/min高速搅拌20~30min，在80~90℃下干燥即可；所述改性玻璃粉通过以下方法制得：将玻璃粉分别用水、乙醇洗涤后，烘干，将硅烷偶联剂KH-550与玻璃粉按质量比（1.5~2）：100高速搅拌混合，搅拌速度为23000~25000r/min， 搅拌时间为300~320s；
所述耐高温抗铜绿PVC绝缘料通过以下方法制得：
（1）备料：按上述重量份配比称取各原料，将苯并三氮唑溶于适量乙醇中，得苯并三氮唑乙醇溶液，备用；将增塑剂和增塑辅助剂预热至80~90℃，备用；
（2）捏合：将聚氯乙烯树脂投入高速混合机中，待聚氯乙烯树脂温度上升至50~60℃时，加入增塑剂和增塑辅助剂，搅拌至完全吸收后加入稳定剂，升温至90~100℃时，加入绝缘填料、表面改性阻水纱纤维、改性玻璃粉及着色剂，升温至110~120℃时加入润滑剂，混合均匀后冷却，冷却至50℃时加入苯并三氮唑乙醇溶液，混合均匀后出料，得母料；
（3）挤出造粒：将母料投入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，其中双螺杆挤出机的机身温度为140~160℃，机头温度150~180℃，主机转速5~15r/min。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温抗铜绿PVC绝缘料，其特征在于，所述聚氯乙烯树脂为SG-1型聚氯乙烯树脂。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温抗铜绿PVC绝缘料，其特征在于，所述增塑剂为偏苯三酸三辛酯。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温抗铜绿PVC绝缘料，其特征在于，所述增塑辅助剂为环氧大豆油。
5.根据权利要求1所述的一种耐高温抗铜绿PVC绝缘料，其特征在于，所述稳定剂为二碱式邻苯二甲酸铅。
6.根据权利要求1所述的一种耐高温抗铜绿PVC绝缘料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸丁酯。
7.根据权利要求1所述的一种耐高温抗铜绿PVC绝缘料，其特征在于，所述抗氧剂为双酚A。
8.根据权利要求1所述的一种耐高温抗铜绿PVC绝缘料，其特征在于，所述绝缘填料为电器级陶土。
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